重正化模型及其在岩石失稳破坏中的应用

基于岩石强度的概率分布假设,根据自相似分形的观点,采用重正化群模型对岩石失稳破坏过程中的临界现象进行了研究,得到了岩石材料失稳破坏的理论临界点及岩体稳定性的发展方向.通过实验数据与重正化群模型的计算结果的对比,证明了重正化破坏模型能准确地模拟岩石的失稳破坏,并能有效地推测出破坏的临界点,建立了判断岩石稳定状态的判据.     

系统科学在岩石破裂失稳研究中的应用（一）

运用现代系统科学理论，从突变，耗散结构、结构模式对偶性原理及分形等方面对岩石破裂过程中的失稳进行了研究。在本文的第一部分，研究了试验机与岩石试件所组成的作用系统。认为岩石破裂过程的失稳，从结构稳定性来研究是一种突变结构，而从动力学角度来研究这种突变的过程，则又是一种耗散结构。     

岩石宏细观弹塑性损伤破坏对比研究

为了考虑岩石内细观局部塑性变形,基于应变空间理论导出岩石弹塑性损伤增量本构方程,提出了在计算程序中用破坏单元网格消去法清晰模拟裂纹扩展的方法,解决了有限元模拟裂纹的难题,分别从宏观尺度和细观尺度研究了岩石I型裂纹弹塑性损伤破坏问题。对比分析表明,宏观尺度研究I型裂纹扩展符合断裂力学理论分析;细观尺度研究岩石破坏过程能深入解释细观破坏机理,岩石宏观破坏直接与其内部的细观损伤破坏有关;三维数值模拟破坏过程比二维破坏更为复杂;大理岩偏三点弯曲梁弹塑性损伤破坏数值模拟得到的结果与试验结果较为吻合,验证了新建细观尺度模型模拟岩石破坏问题的合理性。     

岩石宏细观弹塑性损伤破坏对比研究

为了考虑岩石内细观局部塑性变形,基于应变空间理论导出岩石弹塑性损伤增量本构方程,提出了在计算程序中用破坏单元网格消去法清晰模拟裂纹扩展的方法,解决了有限元模拟裂纹的难题,分别从宏观尺度和细观尺度研究了岩石Ⅰ型裂纹弹塑性损伤破坏问题.对比分析表明,宏观尺度研究Ⅰ型裂纹扩展符合断裂力学理论分析;细观尺度研究岩石破坏过程能深入解释细观破坏机理,岩石宏观破坏直接与其内部的细观损伤破坏有关;三维数值模拟破坏过程比二维破坏更为复杂;大理岩偏三点弯曲梁弹塑性损伤破坏数值模拟得到的结果与试验结果较为吻合,验证了新建细观尺度模型模拟岩石破坏问题的合理性.     

单轴压缩下岩石失稳破裂的突跳

针对在非刚性加载条件下岩石破裂过程的非稳定性，用尖点突变模型研究其系统的失稳机制，采用ＨＰ．７０９０Ａ绘图测试系统实际测出了岩石试样在失稳破裂时载荷，位移的突跳特征；证实了系统失稳的阶段性；验证了突变理论应用于岩石失稳破裂的可靠性。     

岩石破裂失稳的前兆规律研究

提出用“两体作用”模型来研究自然界的岩体破裂换稳现象。具体分析了两冉体作用系统的失稳过程，运用微机差分计算获得了它的变形和声发射前兆规律。最后在文献［１］的声发射序列关系中引入了距离因子和随机因子，发现有些序列中出现的声发射活动相对平静是由于在两岩体相互作用过程中某一岩体弹性恢复所致。     

复合岩石的破坏准则

本文在假设各组分岩石遵循Mohr-Coulomb强度理论的基础上建立了复合岩石的破坏准则。所用“复合等效方法”使复合岩石的破坏准则由各组分岩石的强度参数(C_,φ_i)和几何参数(λ_i)确定,并由此论述了由复合岩石实验结果确定各组分岩石强度参数的方法。三轴实验结果表明该准则对描述复合岩石的强度特性具有相当高的精度,为成层岩体中的岩石工程计算提供了更加精确的方法。     

岩石爆破破坏原因研究的立足点剖析

过去，人们常以无自由面和单自由面条件下的单个球形药包爆炸为基础对岩石爆破破坏的原因进行研究，并试图用由此而导出的理论解释条种不同的爆破现象。结果，不仅没有导出具有普适性的理论，相反，还造成多种理论并存的局面。其实，不同形式的爆破，其致破应力、破坏过程和破坏结果等都是不完全相同的，只有分别从不同爆破的特殊性出发，才能导出与其适应的正确理论。     

边坡渐进失稳破坏的概率分析

边坡失稳并不一定是连续性破坏,而可能存在先在一局部处达到极限状态,然后向其它部位扩展的渐进失稳破坏。运用概率分析的方法求解局部失稳概率,论证了渐进失稳概率分析的可能性,最后提出了治理边坡渐进失稳的措施。     

穆坪镇马家危岩体破坏机制及治理措施研究

马家危岩体目前变形加剧,已严重威胁坡脚省道S210的畅通和居民安全,可能造成更严重的危害。根据危岩体结构特征和变形破坏迹象,分析了危岩体的2种破坏机制：拉裂—滑移式和拉裂—倾倒式。在此基础上,运用能量守恒定律和运动学规律研究危岩体失稳落石运动特征,落石运动到坡脚的最大弹跳高度为2.9 m,最大动能为1 289.54 k...     

急倾斜重复采动软岩巷道失稳破坏分析

基于赵家坝煤矿3964巷道围岩稳定性控制,采用地质雷达现场探测和理论分析结合的手段确定了巷道围岩的松动圈范围,并对多次重复采动条件下急倾斜煤层软岩巷道围岩失稳破坏机理进行分析。结果表明:复杂的地质力学环境、重复采动影响和支护方式及参数不合理是造成巷道呈"底板隆起,顶板下挫"相互错动的非对称性变形破坏的主要原因。在此基础上,提出了以高强高预应力扭矩应力锚杆、高强度让压均压锚索为基础的非对称性多介质结构耦合支护对策,并在生产实践中取得了良好的技术经济效益。     

非稳定渗流作用的岩体边坡稳定非连续变形分析

建立了分析边坡非稳定渗流场的有限元模型;考虑库水位降落的非稳定渗流的影响,应用非连续变形分析方法分析了岩体边坡的变形规律,并确定了边坡断层的极限内摩擦角;利用传统安全系数的概念,分析了某水库水位降落时边坡的稳定性,得到了该边坡稳定安全系数随库水位降速的变化关系.结果表明,在现行水库运用方式下该边坡是稳定的.     

动态多变量灰色模型在危岩变形预测中的应用

基于对传统的单点灰色模型的扩展,考虑多个点之间相互影响和关联,采用自适应MGM(1,n)模型,以 Matlab 语言编程,实现对变形体上相互关联的多点变形预测模型的建模,并运用该模型对望霞危岩体变形进行预测。结果表明：自适应 MGM(1,n)模型预测值与实测值吻合较好,比传统 GM(1,1)模型预测的危岩变形趋势效果较好、精度较高,评价结果具有更高的准确性。     

卡尔曼滤波模型在危岩变形预测中的应用

危岩变形体的预测、预报是实施崩塌灾害防灾减灾的重要手段,着眼于卡尔曼滤波法的基本模型及其在变形监测数据处理中的特点,基于危岩变形体的状态向量,建立了危岩预测模型;通过三峡库区磨子岭危岩的监测数据进行了模型验证,算例计算结果表明:运用卡尔曼滤波法进行危岩位移预测,其平均误差值小于1 mm,预测效果有较好的可靠性.     

火山岩力学特性试验研究

对取自松南气田营城组的流纹岩和凝灰岩开展室内岩石力学试验研究,得到了流纹岩不同亚相和凝灰岩在不同围压下的应力-应变曲线;在此基础上分析火山岩变形破坏的特征。火山岩的CT图像显示,随着流纹岩亚相的变化,岩石内的孔隙和微裂纹发育程度发生变化,上部亚相气孔较发育、中部亚相次之、下部亚相气孔发育较少。试验结果表明上部亚相、中部亚相和下部亚相的单轴抗压强度、弹性模量依次增大。凝灰岩在围压下的岩石力学特性遵循脆性岩石的普遍规律;但是由于非均质性、各向异性的影响,凝灰岩的抗压强度和弹性模量随着围压的增大出现波动。流纹岩在单轴条件下表现为沿轴向的劈裂破坏;凝灰岩在围压下的微裂纹起裂方向与轴向存在夹角,最终形成与轴向存在一定夹角的宏观破坏面。火山岩在压缩破坏过程中所产生的应变很小;而且岩石强度和弹性模量较高,这会造成水力压裂过程中的破裂压力梯度高,难以形成裂缝。     

岩石试样弹塑性破裂过程数值模拟比较研究

应用岩石弹塑性破裂过程分析软件（REPFPA）,对岩石试样的弹塑性破裂过程进行了一系列的数值模拟比较研究。分别研究随机数发生器种子值、统计分布函数的形态参数m、单元数目、应力应变状态、试样中心有无弱区、边界条件、材料参数随机赋值方式等条件对岩石试样弹塑性破裂过程的影响。不仅在计算机上再现了岩石试样的弹塑性破裂过程,而且得出许多有意义的结论。这些问题的解决对于用数值模拟方法研究岩体工程的宏观力学性能是很有意义的工作。     

岩石厚壁圆筒三向压缩下的卸荷试验与岩石强度破坏

为研究地下工程开挖影响,采用厚壁圆筒多轴应力试验,对试样施加较高的轴对称内、外壁压力及轴向荷载后,进行内、外壁卸荷破坏试验.试验的破坏结果是在厚壁圆筒壁间形成环向主要破裂面.这一破裂现象在以往相关文献中未见报道,与通常弹塑性理论分析的较高应力发生在圆筒内缘、破坏从内缘开始的结论不同.这一结果与深部矿山巷道围岩出现的分区破裂(zonal disintegration)现象类似.     

基于落石计算的危岩拦石土坝设计方法

结合黄石板岩山危岩体防治工程,根据现场地形地貌,为拦截落石和危岩削方爆破飞石,提出以拦石坝为主的三级防护布置方案.以落石和爆破飞石的运动特征为基础,探讨基于落石和爆破飞石计算的拦石土坝设计计算方法.首先计算落石爬坡高度,并以此为依据确定土坝高度,根据能量守恒定律计算土坝平均宽度,从而确定土坝的结构和尺寸.进而对土坝的抗落石冲击力、抗滑移和抗倾覆稳定性进行验算,同时对斜坡在施工和坝体砌筑加载情况下的稳定性进行了验算.